PLOS Pathogens | 清华大学基础医学院张林琦教授团队与香港大学李嘉诚医学院陈志伟教授团队研发广谱长效鼻喷型冠状病毒疫苗

尽管世界卫生组织已宣布新冠疫情不再构成“国际关注的突发公共卫生事件”，冠状病毒感染仍然造成持续的全球疾病负担。严重急性呼吸综合征冠状病毒（SARS-CoV）、中东呼吸综合征冠状病毒（MERS-CoV）和新冠病毒（SARS-CoV-2）等高致病性冠状病毒的暴发，提示未来仍存在新发冠状病毒引发大流行的风险。在新冠疫情防控过程中，现有肌肉注射型疫苗虽能有效降低重症和死亡风险，但仍面临抗原需随变异株更新、疫苗保护效力随时间衰减以及阻断感染和传播能力有限等问题。因此，研发兼具广谱性、持久性和黏膜保护能力的新一代疫苗尤为重要。

近日，清华大学基础医学院张林琦教授团队与香港大学李嘉诚医学院陈志伟教授团队在《PLOS Pathogens》期刊在线发表题为“Broad and durable protection against SARS-CoV-2 and SARS-CoV by an intranasal chimpanzee adenovirus vaccine expressing tandem RBDs and nucleocapsid”的研究论文，报道了一种基于稀有血清型黑猩猩腺病毒AdC68载体的鼻喷型冠状病毒疫苗AdC68-4RBD(XBB.1.5)-N，能够诱导广谱且长效的保护性免疫反应，展现出作为未来冠状病毒防控候选疫苗的重要潜力。

研究团队以三种高致病性冠状病毒（SARS-CoV-2、SARS-CoV和MERS-CoV）的RBD为研究对象，首先围绕“如何同时提高抗原广谱性和免疫原性”这一关键问题开展设计。与单体RBD、三聚体RBD或简单混合RBD相比，异源串联RBD设计更有利于诱导广谱的免疫反应。在此基础上，研究团队将异源串联RBD序列整合至人群预存免疫较低的AdC68载体中，并通过P2A序列连接4RBD(XBB.1.5)与SARS-CoV-2 N蛋白，构建了AdC68-4RBD(XBB.1.5)-N候选疫苗，旨在有效诱导机体的体液免疫与细胞免疫应答。

研究团队以三种高致病性冠状病毒（SARS-CoV-2、SARS-CoV和MERS-CoV）的RBD为研究对象，首先围绕“如何同时提高抗原广谱性和免疫原性”这一关键问题开展设计。与单体RBD、三聚体RBD或简单混合RBD相比，异源串联RBD设计更有利于诱导广谱的免疫反应。在此基础上，研究团队将异源串联RBD序列整合至人群预存免疫较低的AdC68载体中，并通过P2A序列连接4RBD(XBB.1.5)与SARS-CoV-2 N蛋白，构建了AdC68-4RBD(XBB.1.5)-N候选疫苗，旨在有效诱导机体的体液免疫与细胞免疫应答。

图1：AdC68串联RBD疫苗的构建与表达验证

在小鼠实验中，AdC68串联RBD疫苗高效诱导了针对SARS-CoV-2、SARS-CoV和MERS-CoV的血清中和抗体，免疫应答能够持续至少40周。其中，AdC68-4RBD(XBB.1.5)-N疫苗可诱导RBD和N抗原特异性的抗体反应。与肌肉注射相比，该疫苗的鼻腔免疫能够更有效地激活呼吸道黏膜免疫，显著提高血清和唾液中的IgA抗体水平，并增加肺组织、脾脏和骨髓中的抗原特异性IgA抗体分泌B细胞及肺组织中抗原特异性IFN-γ分泌T细胞的比例。

图2：AdC68串联RBD疫苗的免疫原性评估

为解析其长效广谱的免疫反应机制，研究团队在鼻腔免疫AdC68-4RBD(XBB.1.5)-N疫苗22周后，从小鼠骨髓长寿命抗体分泌细胞中克隆获得43株单克隆抗体。结果显示，这些抗体既包括针对不同冠状病毒的特异性抗体，也包括可交叉中和SARS-CoV-2与SARS-CoV的广谱型抗体，表明该疫苗可形成持久且多样化的抗体库，而非依赖单一中和机制。

AdC68-4RBD(XBB.1.5)-N疫苗鼻腔免疫的保护效力在两种动物模型中均得到验证。在仓鼠传播模型中，免疫4个月后，接触感染SARS-CoV-2 XBB.1.5供体仓鼠的疫苗免疫组仓鼠的鼻甲和肺组织病毒RNA水平均显著降低；在K18-hACE2转基因小鼠中，该免疫方案同样有效保护小鼠免受SARS-CoV的感染，表现为体重稳定维持，且鼻甲与肺组织病毒载量显著下降。

图3：AdC68-4RBD(XBB.1.5)-N疫苗鼻腔免疫保护仓鼠免受SARS-CoV-2 XBB.1.5传播感染

本研究提出了一种广谱长效的冠状病毒黏膜疫苗设计策略：以低预存免疫背景的AdC68为载体，结合“RBD+N”的多靶向疫苗设计，在动物模型中诱导了广谱且长效的保护性免疫反应。该设计不仅为防控持续变异的新冠病毒及应对未来潜在的新发冠状病毒提供了重要的候选疫苗，也为其他呼吸道病毒黏膜疫苗的研发提供了新的设计思路。

清华大学基础医学院张林琦教授和香港大学李嘉诚医学院陈志伟教授为本文共同通讯作者，清华大学基础医学院博士刘亚萍（2019级博士生）和香港大学李嘉诚医学院助理教授周润宏为本文共同第一作者。清华大学生物医学工程学院刘鹏副教授与课题组博士赵添（2021级博士生）也对本研究做出重要贡献。本研究获得国家自然科学基金、国家重点研发计划、新发与重大传染病防控国家科技重大专项、香港医疗卫生研究基金、香港大学Seed基金、香港研究资助局联合研究基金、香港创新科技署、广州实验室应急攻关项目以及香港主题研究计划等支持。

文章来源：清华大学基础医学院

文章链 接 ： https://doi.org/10.1371/journal.ppat.1014436